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JP6803539B2 - 発光装置、及び、照明装置 - Google Patents

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Description

本発明は、発光装置、及び、発光装置を用いた照明装置に関する。
従来、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）チップを、蛍光体を含有する封止部材で封止することにより白色光を出射する発光装置が知られている。このような発光装置として、特許文献１には、いわゆるＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）構造の発光装置が開示されている。
特開２０１０−５６３９８号公報
上記のような発光装置においては、封止部材の劣化の抑制が課題となる。特に、ＬＥＤの発光中には封止部材の温度が上昇するため、高温環境下における封止部材の劣化の抑制、すなわち、封止部材の耐熱性の向上が課題となる。
本発明は、封止部材の耐熱性を向上することができる発光装置、及び、照明装置を提供する。
本発明の一態様に係る発光装置は、基板と、前記基板上に配置された発光素子と、前記発光素子を封止する封止部材とを備え、前記封止部材は、前記封止部材の基材の劣化を抑制するための添加材として、遷移金属元素の酸化物を０．０５ｗｔ％以上含む。
本発明の一態様に係る発光装置は、基板と、前記基板上に配置された発光素子と、前記発光素子を封止する封止部材とを備え、前記封止部材は、前記封止部材の基材の劣化を抑制するための添加材として、遷移金属元素の金属塩、及び、遷移金属元素の有機錯体の少なくとも一方を含む。
本発明の一態様に係る照明装置は、上記いずれかの態様の発光装置と、前記発光装置に、当該発光装置を点灯させるための電力を供給する点灯装置とを備える。
本発明の一態様に係る発光装置及び照明装置は、封止部材の耐熱性を向上することができる。
図１は、実施の形態１に係る発光装置の外観斜視図である。 図２は、実施の形態１に係る発光装置の平面図である。 図３は、実施の形態１に係る発光装置の内部構造を示す平面図である。 図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線における発光装置の模式断面図である。 図５は、封止部材の耐熱性についての試験結果を示す第１の図である。 図６は、封止部材の耐熱性についての試験結果を示す第２の図である。 図７は、実施の形態２に係る発光装置の断面図である。 図８は、第一封止層の構造を示す模式図である。 図９は、第二封止層の構造を示す模式図である。 図１０は、実施の形態３に係る照明装置の断面図である。 図１１は、実施の形態３に係る照明装置及びその周辺部材の外観斜視図である。
以下、実施の形態に係る発光装置等について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。
（実施の形態１）
［発光装置の構成］
まず、実施の形態１に係る発光装置の構成について図面を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る発光装置の外観斜視図である。図２は、実施の形態１に係る発光装置の平面図である。図３は、実施の形態１に係る発光装置の内部構造を示す平面図である。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線における模式断面図である。
なお、上記の図３は、図２において封止部材１３及びダム材１５を取り除き、ＬＥＤチップ１２の配列及び配線パターンなどの内部の構造を示した平面図である。図４においては、黄色蛍光体１４及び添加材１９の、形状及び粒径などは、模式的に図示されており、正確ではない。
図１〜図４に示されるように、実施の形態１に係る発光装置１０は、基板１１と、複数のＬＥＤチップ１２と、封止部材１３と、ダム材１５とを備える。
発光装置１０は、基板１１にＬＥＤチップ１２が直接実装された、いわゆるＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）構造のＬＥＤモジュールである。
基板１１は、配線１６が設けられた配線領域を有する基板である。なお、配線１６（並びに、電極１６ａ及び電極１６ｂ）は、ＬＥＤチップ１２に電力を供給するための金属により形成される。基板１１は、例えば、メタルベース基板またはセラミック基板である。また、基板１１は、樹脂を基材とする樹脂基板であってもよい。
セラミック基板としては、酸化アルミニウム（アルミナ）からなるアルミナ基板または窒化アルミニウムからなる窒化アルミニウム基板等が採用される。また、メタルベース基板としては、例えば、表面に絶縁膜が形成された、アルミニウム合金基板、鉄合金基板または銅合金基板等が採用される。樹脂基板としては、例えば、ガラス繊維とエポキシ樹脂とからなるガラスエポキシ基板等が採用される。
なお、基板１１として、例えば光反射率が高い（例えば光反射率が９０％以上の）基板が採用されてもよい。基板１１として光反射率の高い基板が採用されることで、ＬＥＤチップ１２が発する光を基板１１の表面で反射させることができる。この結果、発光装置１０の光取り出し効率が向上される。このような基板としては、例えばアルミナを基材とする白色セラミック基板が例示される。
また、基板１１として、光の透過率が高い透光性基板が採用されてもよい。このような基板としては、多結晶のアルミナや窒化アルミニウムからなる透光性セラミック基板、ガラスからなる透明ガラス基板、水晶からなる水晶基板、サファイアからなるサファイア基板または透明樹脂材料からなる透明樹脂基板が例示される。
なお、実施の形態１では基板１１は矩形であるが、円形などその他の形状であってもよい。
ＬＥＤチップ１２は、発光素子の一例であって、青色光を発する青色ＬＥＤチップである。ＬＥＤチップ１２としては、例えばＩｎＧａＮ系の材料によって構成された、中心波長（発光スペクトルのピーク波長）が４３０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の窒化ガリウム系のＬＥＤチップが採用される。なお、発光装置１０は、少なくとも１つのＬＥＤチップ１２を備えればよい。
基板１１上には、複数のＬＥＤチップ１２からなる発光素子列が複数設けられている。図３に示されるように、構造的には、円形状に対応して発光素子列が７列、基板１１上に設けられている。
電気的には、１２個の直列接続されたＬＥＤチップ１２からなる発光素子列が５列、基板１１上に設けられている。これら５列の発光素子列は並列接続され、電極１６ａと電極１６ｂとの間に電力が供給されることにより発光する。
また、直列接続されたＬＥＤチップ１２同士は、主に、ボンディングワイヤ１７によってＣｈｉｐ Ｔｏ Ｃｈｉｐで電気的に接続される（一部のＬＥＤチップ１２については、配線１６を介して電気的に接続される）。ボンディングワイヤ１７は、ＬＥＤチップ１２に電気的及び構造的に接続される給電用のワイヤである。なお、ボンディングワイヤ１７、並びに、上述の配線１６、電極１６ａ、及び電極１６ｂの金属材料としては、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、または銅（Ｃｕ）等が採用される。
ダム材１５は、基板１１上に設けられた、封止部材１３をせき止めるための部材である。ダム材１５には、例えば、絶縁性を有する熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂等が用いられる。より具体的には、ダム材１５には、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、またはポリフタルアミド（ＰＰＡ）樹脂などが用いられる。
ダム材１５は、発光装置１０の光取り出し効率を高めるために、光反射性を有することが望ましい。そこで、実施の形態１では、ダム材１５には、白色の樹脂（いわゆる白樹脂）が用いられる。なお、ダム材１５の光反射性を高めるために、ダム材１５の中には、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、及びＭｇＯ等の粒子が含まれてもよい。
発光装置１０においては、ダム材１５は、上面視した場合、複数のＬＥＤチップ１２を囲むように円環状に形成される。そして、ダム材１５に囲まれた領域には、封止部材１３が設けられる。なお、ダム材１５は、外形が矩形の環状に形成されてもよい。
封止部材１３は、複数のＬＥＤチップ１２を封止する封止部材である。封止部材１３は、より具体的には、複数のＬＥＤチップ１２、ボンディングワイヤ１７、及び配線１６の一部を封止する。封止部材１３は、基材１８と、黄色蛍光体１４と、添加材１９とを含む。
封止部材１３の基材１８は、透光性樹脂材料である。透光性樹脂材料としては、例えば、メチル系のシリコーン樹脂が用いられるが、エポキシ樹脂またはユリア樹脂などが用いられてもよい。
封止部材１３は、黄色蛍光体１４、及び、添加材１９（図４において図示）を含有する。また、図示されないが、封止部材１３は、シリカなどのフィラーが含まれてもよい。なお、封止部材１３は、黄色蛍光体１４などの蛍光体を含まなくてもよく、ＬＥＤチップ１２の保護を主な目的として配置されてもよい。
黄色蛍光体１４は、蛍光体（蛍光体粒子）の一例であって、ＬＥＤチップ１２の発する光で励起されて発光する。黄色蛍光体１４は、具体的には、黄色蛍光を発する。黄色蛍光体１４には、例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系の蛍光体が採用される。
ＬＥＤチップ１２が発した青色光の一部は、封止部材１３に含まれる黄色蛍光体１４によって黄色光に波長変換される。そして、黄色蛍光体１４に吸収されなかった青色光と、黄色蛍光体１４によって波長変換された黄色光とは、封止部材１３中で拡散及び混合される。これにより、封止部材１３からは、白色光が出射される。
添加材１９は、封止部材１３の基材１８である透光性樹脂材料の劣化（酸化劣化）を抑制するために、封止部材１３中に含まれる。添加材１９としては、例えば、酸素貯蔵機能、及び、ＳｉＯと化学的に結合する性質を有する材料が用いられる。添加材１９としては、ラジカル捕捉剤が用いられてもよい。
添加材１９は、例えば、遷移金属元素の化合物である。添加材１９は、具体的には、遷移金属元素の酸化物、遷移金属元素の金属塩（金属石鹸）、及び、遷移金属元素の有機錯体などである。遷移金属元素は、第３族元素から第１１族元素までに属する元素であり、遷移金属元素には希土類元素が含まれる。なお、添加材１９は、黄色蛍光体１４とは異なり、ＬＥＤチップ１２が発する光によって励起されない。言い換えれば、添加材１９は、発光しない。
［添加材を加えた封止部材の耐熱性試験］
近年、ＬＥＤチップ１２の高輝度化にともない、封止部材１３への温度負荷は大きくなっている。したがって、高温環境下における封止部材１３の劣化の抑制、すなわち、封止部材１３の耐熱性の向上が課題となる。そこで、発明者らは、封止部材１３の基材１８に添加材１９を加えた場合の封止部材１３の耐熱性についての試験を行った。図５は、封止部材１３の耐熱性についての試験結果を示す第１の図である。
図５は、基材として東レ・ダウコウニーング社製ＯＥ−６３５１（シリコーン樹脂）を使用し、添加材として図５中の（ａ）〜（ｏ）の各材料を加えた試験用プレート（試験用の封止部材１３。以下、単にプレートとも記載する）を２６０℃環境下に放置した結果を示す。図５においては、初期重量に対する重量の変化量をパーセンテージで示し、重量の変化量が記載されている時間帯は、クラックが発生していない、つまり、プレートが劣化していないと判断される。言い換えれば、クラックの発生が確認されたタイミング以降は、プレートが劣化したと判断される。なお、図５に示される各プレートの重量の減少は、シリコーン樹脂に側鎖として含まれる炭化水素が減少することに起因する。炭化水素の減少（重量の減少）は、酸化劣化の進行を意味する。
図５の最上段にＲｅｆの記号で示されるプレートは、添加材１９を含まない基材１８のみからなるプレートである。プレートＲｅｆは、試験開始から１４４時間の経過でクラックの発生が確認された。
［添加材の具体例：遷移金属元素の酸化物］
これに対し、例えば、プレート（ａ）〜プレート（ｆ）は、添加材１９として、遷移金属元素の酸化物を含む点がプレートＲｅｆと異なる。
プレート（ａ）は、添加材１９として酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２：多木化学社製、Ｚｒ−Ｃ２０）を１．０ｗｔ％含む。プレート（ａ）は、試験開始から１５３６時間経過してもクラックが発生せず、プレートＲｅｆよりも耐熱性が向上されている。なお、ジルコニウムは、第４族の遷移金属元素である。
プレート（ｂ）は、添加材１９として酸化チタン（ＴｉＯ２：多木化学社製、ＡＭ−１５）を１．０ｗｔ％含む。プレート（ｂ）は、試験開始から２８８時間の経過でクラックが発生した。したがって、プレート（ｂ）は、プレートＲｅｆよりも耐熱性が向上されている。なお、チタンは、第４族の遷移金属元素である。
プレート（ｃ）は、添加材１９として酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３：多木化学社製、Ｆｅ−Ｃ１０）を１．０ｗｔ％含む。プレート（ｃ）は、試験開始から１５３６時間経過してもクラックが発生せず、プレートＲｅｆよりも耐熱性が向上されている。なお、鉄は、第８族の遷移金属元素である。
プレート（ｄ）は、添加材１９として酸化セリウム（ＣｅＯ２：多木化学社製、Ｂ−１０）を１．０ｗｔ％含む。プレート（ｄ）は、試験開始から１１５２時間の経過でクラックが発生した。したがって、プレート（ｄ）は、プレートＲｅｆよりも耐熱性が向上されている。なお、セリウムは、希土類元素（第３族の遷移金属元素）である。
プレート（ｅ）は、添加材１９として酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３：高純度化学社製）を１．０ｗｔ％含む。プレート（ｅ）は、試験開始から３３６時間の経過でクラックが発生した。したがって、プレート（ｅ）は、プレートＲｅｆよりも耐熱性が向上されている。なお、イットリウムは、希土類元素（第３族の遷移金属元素）である。
プレート（ｆ）は、添加材１９として酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３：高純度化学社製）を１．０ｗｔ％含む。プレート（ｆ）は、試験開始から１６８時間の経過でクラックが発生した。したがって、プレート（ｆ）は、プレートＲｅｆよりも耐熱性が向上されている。なお、ガドリニウムは、希土類元素（第３族の遷移金属元素）である。
以上のように、図５に示される試験結果によれば、封止部材１３に遷移金属元素の酸化物が含まれることにより、封止部材１３の耐熱性を向上させることができる。
［添加材の具体例：遷移金属元素の金属塩］
また、プレート（ｇ）〜プレート（ｉ）は、添加材１９として、遷移金属元素の金属塩である、ジルコニウムの金属石鹸を含む酸化物を含む。プレート（ｇ）〜プレート（ｉ）は、具体的には、ジルコニウムのオクチル酸金属石鹸（日本化学産業社製、ニッカオクチックス ジルコニウム）を含む。
プレート（ｇ）は、添加材１９としてジルコニウムの金属石鹸を１．０ｗｔ％含む。プレート（ｇ）は、試験開始から１５３６時間経過してもクラックが発生せず、プレートＲｅｆよりも耐熱性が向上されている。
プレート（ｈ）は、添加材１９としてジルコニウムの金属石鹸を０．２５ｗｔ％含む。プレート（ｈ）は、試験開始から７６８時間の経過でクラックが発生した。したがって、プレート（ｈ）は、プレートＲｅｆよりも耐熱性が向上されている。
プレート（ｉ）は、添加材１９としてジルコニウムの金属石鹸を０．１２５ｗｔ％含む。プレート（ｉ）は、試験開始から３８４時間の経過でクラックが発生した。したがって、プレート（ｉ）は、プレートＲｅｆよりも耐熱性が向上されている。
以上のように、図５に示される試験結果によれば、封止部材１３に遷移金属元素の金属塩が含まれることにより、封止部材１３の耐熱性を向上させることができる。また、封止部材１３は、遷移金属元素の金属塩の含有量が多いほど、高い耐熱性を有する。
なお、ジルコニウムのオクチル酸金属石鹸は、遷移金属の金属塩の一例である。封止部材１３は、オクチル酸金属石鹸以外の金属塩（金属石鹸）を含んでもよいし、ジルコニウム以外の遷移金属の金属塩（金属石鹸）を含んでもよい。
［添加材の具体例：遷移金属元素の有機錯体］
また、プレート（ｊ）及びプレート（ｋ）は、添加材１９として、遷移金属元素の有機錯体を含む。プレート（ｊ）及びプレート（ｋ）は、具体的には、ジルコニウムのアセチルアセトン錯体（日本化学産業社製、ナーセム ジルコニウム）を含む。
プレート（ｊ）は、添加材１９としてジルコニウムの有機錯体を０．２５ｗｔ％含む。プレート（ｊ）は、試験開始から３３６時間の経過でクラックが発生した。したがって、プレート（ｊ）は、プレートＲｅｆよりも耐熱性が向上されている。
プレート（ｋ）は、添加材１９としてジルコニウムの有機錯体を０．１２５ｗｔ％含む。プレート（ｋ）は、試験開始から２８８時間の経過でクラックが発生した。したがって、プレート（ｋ）は、プレートＲｅｆよりも耐熱性が向上されている。
以上のように、図５に示される試験結果によれば、封止部材１３に遷移金属元素の有機錯体が含まれることにより、封止部材１３の耐熱性を向上させることができる。また、封止部材１３は、遷移金属元素の有機錯体の含有量が多いほど、高い耐熱性を有する。
なお、ジルコニウムのアセチルアセトン錯体は、遷移金属の有機錯体の一例である。封止部材１３は、アセチルアセトン錯体以外の有機錯体を含んでもよいし、ジルコニウム以外の遷移金属の有機錯体を含んでもよい。
［遷移金属元素の複合酸化物の混合］
封止部材１３には、遷移金属元素の複合酸化物が添加材１９として含まれてもよい。例えば、プレート（ｌ）は、ジルコニウムとイットリウムの複合酸化物（（Ｙ２Ｏ３）ｘ（ＺｒＯ２）１−ｘ：第一稀元素化学工業社製、ＨＳＹ−３．０）を１．０ｗｔ％含む。プレート（ｌ）は、試験開始から３３６時間の経過でクラックが発生した。したがって、プレート（ｌ）は、プレートＲｅｆよりも耐熱性が向上されている。
また、プレート（ｍ）は、ジルコニウムとイットリウムの複合酸化物（（Ｙ２Ｏ３）ｘ（ＺｒＯ２）１−ｘ：第一稀元素化学工業社製、ＨＳＹ−８．０）を１．０ｗｔ％含む。プレート（ｍ）は、試験開始から３３６時間の経過でクラックが発生した。したがって、プレート（ｍ）は、プレートＲｅｆよりも耐熱性が向上されている。
以上のように、図５に示される試験結果によれば、封止部材１３に遷移金属元素の複合酸化物が含まれることにより、封止部材１３の耐熱性を向上させることができる。
なお、ジルコニウムとイットリウムの複合酸化物は一例であり、封止部材１３には、その他の遷移金属の複合酸化物が含まれてもよい。
［遷移金属元素の酸化物と遷移金属元素の金属塩との混合］
封止部材１３は、遷移金属元素の酸化物、遷移金属元素の金属塩、及び、遷移金属元素の有機錯体の３種類の添加材のうち、少なくとも１種類を含めばよいが、２種類以上を含んでもよい。つまり、封止部材１３には、複数種類の添加材１９が含まれてもよい。封止部材１３には、例えば、遷移金属元素の酸化物と遷移金属元素の金属塩とが含まれてもよい。
プレート（ｎ）は、添加材１９として、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２：多木化学社製、Ｚｒ−Ｃ２０）と、ジルコニウムのオクチル酸金属石鹸（日本化学産業社製、ニッカオクチックス ジルコニウム）とを合わせて０．１２５ｗｔ％含む。
プレート（ｎ）は、試験開始から４５６時間の経過でクラックが発生した。したがって、プレート（ｎ）は、プレートＲｅｆよりも耐熱性が向上されている。
以上のように、図５に示される試験結果によれば、封止部材１３に遷移金属元素の酸化物と遷移金属元素の金属塩とが含まれることにより、封止部材１３の耐熱性を向上させることができる。
特に、添加量が同じ０．１２５ｗｔ％であれば、遷移金属元素の金属塩のみが含まれる封止部材１３（プレート（ｉ））よりも遷移金属元素の酸化物と遷移金属元素の金属塩とが含まれる封止部材１３（プレート（ｎ））のほうが、高い耐熱性となる。
［遷移金属元素の酸化物と遷移金属元素の有機錯体との混合］
また、封止部材１３には、例えば、遷移金属元素の酸化物と遷移金属元素の有機錯体とが含まれてもよい。
プレート（ｏ）は、添加材１９として、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２：多木化学社製、Ｚｒ−Ｃ２０）と、ジルコニウムのアセチルアセトン錯体（日本化学産業社製、ナーセム ジルコニウム）とを合わせて０．１２５ｗｔ％含む。
プレート（ｏ）は、試験開始から１１５２時間の経過でクラックが発生した。したがって、プレート（ｏ）は、プレートＲｅｆよりも耐熱性が向上されている。
以上のように、図５に示される試験結果によれば、封止部材１３に遷移金属元素の酸化物と遷移金属元素の有機錯体とが含まれることにより、封止部材１３の耐熱性を向上させることができる。
特に、添加量が同じ０．１２５ｗｔ％であれば、遷移金属元素の金属錯体のみが含まれる封止部材１３（プレート（ｋ））よりも遷移金属元素の酸化物と遷移金属元素の金属錯体とが含まれる封止部材１３（プレート（ｏ））のほうが、高い耐熱性となる。
［遷移金属元素の酸化物の含有量］
封止部材１３は、添加材の含有量が多いほど、耐熱性が向上すると考えられる。そこで、発明者らは、例えば、遷移金属元素の酸化物を封止部材１３にどの程度含有させれば、有意に耐熱性を向上させることができるについて、試験を行った。図６は、封止部材１３の耐熱性についての試験結果を示す第２の図である。
図６は、基材として信越化学社製ＫＪＲ９０２５ＨＨ（シリコーン樹脂）を使用し、添加材１９を含まないプレートＲｅｆと、添加材１９として酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２：第一稀元素化学工業社製、ＲＣ−１００）を含むプレート（ａ）との耐熱性を比較した。
図６に示されるように、プレート（ａ）は、酸化ジルコニウムを少なくとも０．０５ｗｔ％含めば、Ｒｅｆよりも高い耐熱性を有するといえる。したがって、耐熱性を向上させるために、封止部材１３は、遷移金属の酸化物を０．０５ｗｔ％以上含めばよい。なお、封止部材１３に含まれる遷移金属の酸化物の量は、１００ｗｔ％未満となる。
［効果等］
以上説明したように、発光装置１０は、基板１１と、基板１１上に配置されたＬＥＤチップ１２と、ＬＥＤチップ１２を封止する封止部材１３とを備える。封止部材１３は、封止部材１３の基材１８の劣化を抑制するための添加材１９として、遷移金属元素の酸化物を０．０５ｗｔ％以上含む。ＬＥＤチップ１２は、発光素子の一例である。
これにより、発光装置１０は、封止部材１３の耐熱性を向上することができる。
また、封止部材１３は、遷移金属元素の酸化物として、第４族の遷移金属元素の酸化物を０．０５ｗｔ％以上含んでもよい。
このように、発光装置１０は、第４族の遷移金属元素の酸化物を含有することにより、封止部材１３の耐熱性を向上することができる。
また、封止部材１３は、第４族の前記遷移金属元素の酸化物として、チタンの酸化物またはジルコニウムの酸化物を０．０５ｗｔ％以上含んでもよい。
このように、発光装置１０は、チタンの酸化物またはジルコニウムの酸化物を含有することにより、封止部材１３の耐熱性を向上することができる。
また、封止部材１３は、遷移金属元素の酸化物として、希土類元素の酸化物を０．０５ｗｔ％以上含んでもよい。
このように、発光装置１０は、希土類元素の酸化物を含有することにより、封止部材１３の耐熱性を向上することができる。
また、封止部材１３は、希土類元素の酸化物として、イットリウムの酸化物、セリウムの酸化物、または、ガドリニウムの酸化物を０．０５ｗｔ％以上含んでもよい。
このように、発光装置１０は、イットリウムの酸化物、セリウムの酸化物、または、ガドリニウムの酸化物を含有することにより、封止部材１３の耐熱性を向上することができる。
また、封止部材１３は、遷移金属元素の酸化物に代えて、封止部材１３の基材１８の劣化を抑制するための添加材１９として、遷移金属元素の金属塩、及び、遷移金属元素の有機錯体の少なくとも一方を含んでもよい。
これにより、発光装置１０は、封止部材１３の耐熱性を向上することができる。
また、封止部材１３は、遷移金属元素の金属塩として、遷移金属元素のオクチル酸金属石鹸を含んでもよい。
このように、発光装置１０は、遷移金属元素のオクチル酸金属石鹸を含有することにより、封止部材１３の耐熱性を向上することができる。
また、封止部材１３は、遷移金属元素の有機錯体として、遷移金属元素のアセチルアセトン錯体を含んでもよい。
このように、発光装置１０は、遷移金属元素のアセチルアセトン錯体を含有することにより、封止部材１３の耐熱性を向上することができる。
また、封止部材１３は、添加材１９として、ジルコニウムの金属塩またはジルコニウムの有機錯体の少なくとも一方を含んでもよい。
このように、発光装置１０は、ジルコニウムの金属塩またはジルコニウムの有機錯体の少なくとも一方を含有することにより、封止部材１３の耐熱性を向上することができる。
また、封止部材１３は、添加材１９として、遷移金属元素の酸化物をさらに含んでもよい。
これにより、図５のプレート（ｎ）及び（ｏ）に示されるように、封止部材１３の耐熱性を向上させ、かつ、添加材の量を低減することができる。
また、封止部材１３は、ＬＥＤチップ１２が発する光によって励起される黄色蛍光体１４をさらに含み、添加材１９は、ＬＥＤチップ１２が発する光によって励起されなくてもよい。黄色蛍光体１４は、蛍光体の一例である。
このように、添加材１９としては、典型的には、波長変換機能を有しない（発光しない）ものが用いられる。
（実施の形態２）
以下、実施の形態２に係る発光装置について説明する。なお、実施の形態２に係る発光装置は、封止部材以外の構成については、実施の形態１に係る発光装置１０と同様であるため、封止部材の構造を中心に断面図を用いて説明が行われる。発光装置１０と実質的に同一の構成については、同一の符号が付されて説明が省略される。図７は、実施の形態２に係る発光装置の断面図である。なお、図７は、図２のＩＶ−ＩＶにおける断面に対応する断面図である。
実施の形態２に係る発光装置１０ａは、封止部材１３ｃが２層構造であることが特徴である。封止部材１３ｃは、具体的には、第一封止層１３ａと、第二封止層１３ｂとを有する。
まず、第一封止層１３ａについて、図８をさらに用いて説明する。図８は、第一封止層１３ａの構造を示す模式図である。
第一封止層１３ａは、ＬＥＤチップ１２を封止する封止層である。図８に示されるように、第一封止層１３ａは、基材１８、黄色蛍光体１４、第一添加材１９ａ、及び、第二添加材１９ｂを含む。第一封止層１３ａは、フィラーを含んでもよい。なお、図８は、模式図であり、黄色蛍光体１４、第一添加材１９ａ、及び、第二添加材１９ｂの、形状及び粒径などは正確に図示されていない。
基材１８は、透光性樹脂材料であり、具体的には、メチル系のシリコーン樹脂であるが、エポキシ樹脂またはユリア樹脂などが用いられてもよい。
第一添加材１９ａは、例えば、白色または無色の遷移金属元素の酸化物であり、基材１８の劣化を抑制するために封止部材１３ｃに含まれる。なお、第一添加材１９ａは、白色または無色の遷移金属元素の金属塩であってもよいし、白色または無色の遷移金属元素の有機錯体であってもよい。
第二添加材１９ｂは例えば、上記実施の形態で説明されたような遷移金属元素の金属塩または遷移金属元素の有機錯体であり、基材１８の劣化を抑制するために封止部材１３ｃに含まれる。実施の形態２では、第二添加材１９ｂは、例えば、薄い黄色である。つまり、第二添加材１９ｂは、第一添加材１９ａよりもＬＥＤチップ１２が発する青色光を吸収しやすい特性を有する。言い換えれば、第二添加材１９ｂは、第一添加材１９ａよりもＬＥＤチップ１２が発する光の吸収率（吸収係数、吸光度）が高い特性を有する。なお、第二添加材１９ｂは、第一添加材１９ａよりもＬＥＤチップ１２が発する青色光を吸収しやすい特性を有すればよく、薄い黄色の遷移金属元素の酸化物であってもよい。なお、第二添加材１９ｂの色は、薄い黄色に限定されず、例えば、第一添加材１９ａと異なる色（白色でもなく、無色でもない色）であればよい。
第一封止層１３ａは、第一添加材１９ａよりも少ない量の第二添加材１９ｂを含む。第一封止層１３ａは、第二添加材１９ｂを含まなくてもよい。
第一封止層１３ａは、ＬＥＤチップ１２に加えて、ボンディングワイヤ１７を封止している。つまり、第一封止層１３ａは、ＬＥＤチップ１２及びボンディングワイヤ１７を塵芥、水分、または外力等から保護する機能を有する。
また、第一封止層１３ａは、波長変換材としても機能し、ＬＥＤチップ１２が発した青色光の一部は、第一封止層１３ａに含まれる黄色蛍光体１４によって黄色光に波長変換される。そして、黄色蛍光体１４に吸収されなかった青色光と、黄色蛍光体１４によって波長変換された黄色光とは、第一封止層１３ａ中で拡散及び混合される。これにより、第一封止層１３ａ（封止部材１３ｃ）からは、白色光が出射される。
次に、第二封止層１３ｂについて図９をさらに用いて説明する。図９は、第二封止層１３ｂの構造を示す模式図である。
第二封止層１３ｂは、第一封止層１３ａの上方に位置する封止層であり、第一封止層１３ａを覆う。図９に示されるように、第二封止層１３ｂは、基材１８、黄色蛍光体１４、及び、第二添加材１９ｂを含む。第二封止層１３ｂは、第一添加材１９ａを含んでいないが、第一添加材１９ａを含んでもよい。第二封止層１３ｂは、フィラーを含んでもよい。なお、図９は、模式図であり、黄色蛍光体１４及び第二添加材１９ｂの、形状及び粒径などは正確に図示されていない。
実施の形態２では、第二封止層１３ｂに含まれる基材１８は、第一封止層１３ａに含まれる基材１８と同じ材料（同じ封止材）によって形成される。この場合、第一封止層１３ａ用の封止材と第二封止層１３ｂ用の封止材とが塗布後に一斉に硬化されれば、第一封止層１３ａと第二封止層１３ｂとの間に界面が形成されない。そうすると、界面が形成されることによる光のロスが低減されるため、光取り出し効率の低下を抑制できる利点がある。
なお、第一封止層１３ａの基材１８と第二封止層１３ｂの基材１８とは、異なる材料によって形成されてもよい。例えば、第一封止層１３ａがメチル系のシリコーン樹脂によって形成され、第二封止層１３ｂがフェニル系のシリコーン樹脂によって形成されてもよい。
第二封止層１３ｂは、封止部材１３のうち大気に接触する部分であり、第一封止層１３ａの酸化劣化を抑制する保護層として機能する。第二封止層１３ｂに含まれる第二添加材１９ｂの濃度は、第一封止層１３ａに含まれる第二添加材１９ｂの濃度よりも高い。
［実施の形態２の効果等］
以上説明したように、発光装置１０ａにおいて、添加材には、第一添加材１９ａと、第一添加材１９ａよりもＬＥＤチップ１２が発する光を吸収しやすい特性を有する第二添加材１９ｂとが含まれる。また、封止部材１３ｃは、ＬＥＤチップ１２を封止する第一封止層１３ａと、第一封止層１３ａの上方に位置する第二封止層１３ｂとを含む。第一封止層１３ａには、ＬＥＤチップ１２が発する光によって励起される黄色蛍光体１４が含まれる。
ここで、第二封止層１３ｂに含まれる第二添加材１９ｂの濃度は、第一封止層１３ａに含まれる第二添加材１９ｂの濃度よりも高い。以下、このような構成により得られる効果について説明する。
ＬＥＤチップ１２が発する青色光の一部は、第二封止層１３ｂに到達するまでに第一封止層１３ａに含まれる黄色蛍光体１４によって、第二添加材１９ｂによって吸収されにくい黄色光に変換される。したがって、第二添加材１９ｂの光（青色光）の吸収が抑制され、第二添加材１９ｂの発熱が抑制される。よって、封止部材１３ｃの耐熱性が向上される。
このように第二添加材１９ｂの濃度が変更された２層構造は、封止部材１３ｃに複数種類の添加材が添加されるときに有用である。例えば、実施の形態１で説明したように、遷移金属元素の酸化物と、遷移金属元素の金属塩及び遷移金属元素の有機錯体の一方とを添加材として使用することにより、封止部材１３の耐熱性を向上させ、かつ、添加材の量を低減することができる場合がある（図５のプレート（ｎ）及び（ｏ）参照）。第二添加材１９ｂの濃度が変更された２層構造は、このような場合に、封止部材１３ｃの耐熱性をさらに高めることができる。
なお、発光装置１０ａが有する封止部材１３ｃの積層構造は、一例である。例えば、第一封止層１３ａと第二封止層１３ｂとの層間に別の層が設けられてもよい。また、実施の形態２では、発光装置１０ａが有する積層構造の各層を構成する主たる材料について例示しているが、積層構造の各層には、上記発光装置１０ａと同様の機能を実現できる範囲で他の材料が含まれてもよい。
（実施の形態３）
次に、実施の形態３に係る照明装置２００について、図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は、実施の形態３に係る照明装置２００の断面図である。図１１は、実施の形態３に係る照明装置２００及びその周辺部材の外観斜視図である。
図１０及び図１１に示されるように、実施の形態３に係る照明装置２００は、例えば、住宅等の天井に埋込配設されることにより下方（廊下または壁等）に光を照射するダウンライト等の埋込型照明装置である。
照明装置２００は、発光装置１０を備える。照明装置２００はさらに、基部２１０と枠体部２２０とが結合されることで構成される略有底筒状の器具本体と、当該器具本体に配置された、反射板２３０及び透光パネル２４０とを備える。
基部２１０は、発光装置１０が取り付けられる取付台であるとともに、発光装置１０で発生する熱を放熱するヒートシンクである。基部２１０は、金属材料を用いて略円柱状に形成されており、実施の形態３ではアルミダイカスト製である。
基部２１０の上部（天井側部分）には、上方に向かって突出する複数の放熱フィン２１１が一方向に沿って互いに一定の間隔をあけて設けられている。これにより、発光装置１０で発生する熱を効率よく放熱させることができる。
枠体部２２０は、内面に反射面を有する略円筒状のコーン部２２１と、コーン部２２１が取り付けられる枠体本体部２２２とを有する。コーン部２２１は、金属材料を用いて成形されており、例えば、アルミニウム合金等を絞り加工またはプレス成形することによって作製することができる。枠体本体部２２２は、硬質の樹脂材料または金属材料によって成形されている。枠体部２２０は、枠体本体部２２２が基部２１０に取り付けられることによって固定されている。
反射板２３０は、内面反射機能を有する円環枠状（漏斗状の）反射部材である。反射板２３０は、例えばアルミニウム等の金属材料を用いて形成することができる。なお、反射板２３０は、金属材料ではなく、硬質の白色樹脂材料によって形成してもよい。
透光パネル２４０は、光拡散性及び透光性を有する透光部材である。透光パネル２４０は、反射板２３０と枠体部２２０との間に配置された平板プレートであり、反射板２３０に取り付けられている。透光パネル２４０は、例えばアクリルやポリカーボネート等の透明樹脂材料によって円盤状に形成することができる。
なお、照明装置２００は、透光パネル２４０を備えなくてもよい。透光パネル２４０を備えないことで、照明装置２００から出射される光の光束を向上させることができる。
また、図１１に示されるように、照明装置２００には、発光装置１０に、当該発光装置１０を点灯させるための電力を供給する点灯装置２５０と、商用電源からの交流電力を点灯装置２５０に中継する端子台２６０とが接続される。点灯装置２５０は、具体的には、端子台２６０から中継される交流電力を直流電力に変換して発光装置１０に出力する。
点灯装置２５０及び端子台２６０は、器具本体とは別体に設けられた取付板２７０に固定される。取付板２７０は、金属材料からなる矩形板状の部材を折り曲げて形成されており、その長手方向の一端部の下面に点灯装置２５０が固定されるとともに、他端部の下面に端子台２６０が固定される。取付板２７０は、器具本体の基部２１０の上部に固定された天板２８０と互いに連結される。
以上説明したように、照明装置２００は、発光装置１０と、発光装置１０に、当該発光装置１０を点灯させるための電力を供給する点灯装置２５０とを備える。これにより、照明装置２００において、封止部材１３の耐熱性を向上することができる。
なお、照明装置２００は、発光装置１０に代えて、発光装置１０ａを備えてもよい。この場合も、照明装置２００において、封止部材１３ｃの耐熱性を向上することができる。
なお、実施の形態３では、照明装置として、ダウンライトが例示されたが、本発明は、スポットライトなどの他の照明装置として実現されてもよい。
（他の実施の形態）
以上、実施の形態に係る発光装置、及び、照明装置について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態では、ＣＯＢ構造の発光装置について説明したが、本発明は、ＳＭＤ構造の発光装置にも適用可能である。ＳＭＤ構造の発光装置（発光素子）は、例えば、凹部を有する樹脂製の容器と、凹部の中に実装されたＬＥＤチップと、凹部内に封入された封止部材（蛍光体含有樹脂）とを備える。
また、上記実施の形態では、発光装置は、青色光を発するＬＥＤチップと黄色蛍光体との組み合わせによって白色光を出射したが、白色光を出射するための構成はこれに限らない。例えば、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含有する蛍光体含有樹脂と、青色光または紫色光を発するＬＥＤチップとが組み合わされてもよい。
また、上記実施の形態では、基板に実装されたＬＥＤチップは、他のＬＥＤチップとボンディングワイヤによって、Ｃｈｉｐ Ｔｏ Ｃｈｉｐで接続された。しかしながら、ＬＥＤチップは、ボンディングワイヤによって基板上に設けられた配線（金属膜）に接続され、当該配線を介して他のＬＥＤチップと電気的に接続されてもよい。
また、上記実施の形態では、発光装置に用いる発光素子としてＬＥＤチップが例示された。しかしながら、半導体レーザ等の半導体発光素子、または、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）もしくは無機ＥＬ等の固体発光素子が、発光素子として採用されてもよい。
また、発光装置には、発光色が異なる２種類以上の発光素子が用いられてもよい。例えば、発光装置は、演色性を高めるなどの目的で、青色光を発するＬＥＤチップに加えて赤色光を発するＬＥＤチップを備えてもよい。
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
１０、１０ａ 発光装置
１１ 基板
１２ ＬＥＤチップ（発光素子）
１３、１３ｃ 封止部材
１３ａ 第一封止層
１３ｂ 第二封止層
１４ 黄色蛍光体（蛍光体）
１８ 基材
１９ 添加材
１９ａ 第一添加材
１９ｂ 第二添加材
２００ 照明装置
２５０ 点灯装置

Claims (13)

  1. 基板と、
    前記基板上に配置された発光素子と、
    前記発光素子を封止する封止部材とを備え、
    前記封止部材は、前記封止部材の基材の劣化を抑制するための添加材として、遷移金属元素の酸化物を０．０５ｗｔ％以上含み、
    前記添加材には、第一添加材と、前記第一添加材よりも前記発光素子が発する光を吸収しやすい特性を有する第二添加材とが含まれ、
    前記封止部材は、前記発光素子を封止する第一封止層と、前記第一封止層の上方に位置する第二封止層とを含み、
    前記第二封止層に含まれる前記第二添加材の濃度は、前記第一封止層に含まれる前記第二添加材の濃度よりも高い
    発光装置。
  2. 前記封止部材は、前記遷移金属元素の酸化物として、第４族の遷移金属元素の酸化物を０．０５ｗｔ％以上含む
    請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記封止部材は、第４族の前記遷移金属元素の酸化物として、チタンの酸化物またはジルコニウムの酸化物を０．０５ｗｔ％以上含む
    請求項２に記載の発光装置。
  4. 前記封止部材は、前記遷移金属元素の酸化物として、希土類元素の酸化物を０．０５ｗｔ％以上含む
    請求項１に記載の発光装置。
  5. 前記封止部材は、前記希土類元素の酸化物として、イットリウムの酸化物、セリウムの酸化物、または、ガドリニウムの酸化物を０．０５ｗｔ％以上含む
    請求項４に記載の発光装置。
  6. 基板と、
    前記基板上に配置された発光素子と、
    前記発光素子を封止する封止部材とを備え、
    前記封止部材は、前記封止部材の基材の劣化を抑制するための添加材として、遷移金属元素の金属塩、及び、遷移金属元素の有機錯体の少なくとも一方を含み、
    前記添加材には、第一添加材と、前記第一添加材よりも前記発光素子が発する光を吸収しやすい特性を有する第二添加材とが含まれ、
    前記封止部材は、前記発光素子を封止する第一封止層と、前記第一封止層の上方に位置する第二封止層とを含み、
    前記第二封止層に含まれる前記第二添加材の濃度は、前記第一封止層に含まれる前記第二添加材の濃度よりも高い
    発光装置。
  7. 前記封止部材は、前記遷移金属元素の金属塩として、前記遷移金属元素のオクチル酸金属石鹸を含む
    請求項６に記載の発光装置。
  8. 前記封止部材は、前記遷移金属元素の有機錯体として、前記遷移金属元素のアセチルアセトン錯体を含む
    請求項６に記載の発光装置。
  9. 前記封止部材は、前記添加材として、ジルコニウムの金属塩またはジルコニウムの有機錯体の少なくとも一方を含む
    請求項６〜８のいずれか１項に記載の発光装置。
  10. 前記封止部材は、前記添加材として、遷移金属元素の酸化物をさらに含む
    請求項６〜９のいずれか１項に記載の発光装置。
  11. 前記封止部材は、前記発光素子が発する光によって励起される蛍光体をさらに含み、
    前記添加材は、前記発光素子が発する光によって励起されない
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発光装置。
  12. 前記第一封止層は、前記発光素子が発する光によって励起される蛍光体を含む
    請求項１〜１１のいずれか１項に記載の発光装置。
  13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の発光装置と、
    前記発光装置に、当該発光装置を点灯させるための電力を供給する点灯装置とを備える
    照明装置。
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